JPS61225516A - 点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガス、石油などの各種燃料の点火装置に関し、
暖房機器、各機関、特に内燃機関に用いる点火装置を提
供するものである。

従来技術 内燃機関用点火装置の公知技術として、電気火花によつ
て点火するのに必要な高電圧を発生する一つの方法に直
流電源から１次コイルを介してコンデンサにエネルギー
を供給する際、及びそのエネルギーを前記１次コイルを
通じて放出する際に、前記１次コイルに印加したプラス
、マイナスの電圧を昇圧して２次コイルからプラス、マ
イナスの高電圧を出力する方法があつた。

この方法を多重連続スパーク（持続時間の短いスパーク
を複数回続けたスパークのこと。以後、こう呼ぶ。）に
応用したものが特開昭５４−３６２７号と特開昭５９−
５４７７２号に示されている。また、電子配電に応用し
たものが特開昭５９−１７３５５８号と特開昭５９−１
９０４７９号に示されている。

多重連続スパークの方の基本回路を第２図に、電子配電
の方の基本回路を第３図に示す。

尚、点火指示信号により所定のタイミングで２つのスイ
ッチング素子それぞれを制御する制御回路等は、本発明
について説明する際に必要がなく、また、説明をわかり
易くするためにも省略した。

図中で、１１は高電圧発生回路で第２図、第３図共に共
通である。２はコンデンサ３とその充電手段４から成る
直流電源、５と６はサイリスタ、１２はコンデンサ、８
は１次コイル８ａと２次コイル８ｂを有する点火コイル
、１０は点火プラグ、１３は高耐圧の整流器である。ま
た、Ｈ１′、Ｈ２′、Ｓ１′、Ｓ２′、Ｔ１′、Ｔ２′
は接続端子である。

どちらの図の応用にしてもサイリスタ５が導通したとき
のコンデンサ１２の充電と、サイリスタ６が導通したと
きのコンデンサ１２の放電を通じて１次コイル８ａにプ
ラス、マイナス交互の電圧を印加する仕組みは全く同じ
である。

ただ、違うのは、多重連続スパークの方は点火指示信号
１回に付きプラス、マイナス交互の電圧を複数回１次コ
イル８ａに印加して、２次コイル８ｂの出力を直接ある
いはデイストリビユータ（図示せず。）を介して所定の
点火プラグ１０に印加する。

一方、電子配電の方は点火指示信号１回に付きプラスま
たはマイナスの電圧を１次コイル８ａに１回だけ印加し
、２次コイル８ｂのプラスまたはマイナスの出力電圧を
高耐圧の整流器１３によつて所定の点火プラグ１０に振
り分けている。

この場合、第３図中の４つの点火プラグ１０は、例えば
４気筒の内燃機関の所定の各気筒にそれぞれ固着されて
いる。そして、２つの点火プラグ１０で同時にスパーク
するが、一方は圧縮行程で点火時期にあり、もう一方は
そうではなく、無駄なスパークではあるけれど排気行程
にあるときなので、前記機関の運転には支障がない。

尚、サイリスタ５及び６が同時に導通状態とならない様
に制御することはもちろんのこと、前記機関のクランク
角度に対応した点火指示信号が与えられたとき、それぞ
れの応用の場合に応じて所定のタイミングでサイリスタ
５及び６それぞれを導通状態にする制御回路等が、図示
されていないが用意されている。

ここで、コンデンサ１２の電圧Ｖｃに着目してみる。電
圧Ｖｃは、サイリスタ５及び６を交互に繰り返し導通状
態にすると、直流電源２の電圧Ｖを越え、その２倍以上
に達する。

もし、点火エネルギーや点火コイル８の内部抵抗などに
よる損失が無ければ、電圧Ｖｃはどんどん増加し、プラ
ス、マイナス無限大になつてしまう。

この事を以下に説明する。第４図は電圧Ｖｃとコンデン
サ１２を流れる電流ｉを示し、これらが、サイリスタ５
及び６それぞれが交互に導通状態となつたときに変化す
る様子を表わしている。

最初に電圧Ｖｃがゼロとしてサイリスタ５を■導通にす
ると、１次コイル８ａには電源電圧Ｖが印加される。１
次側からみた点火コイル８のインダクタンスをｌとし、
コンデンサ１２の容量をＣとすると、ほぼｌとＣによつ
て電源電圧Ｖを中心に電圧Ｖｃは振れるので第４図（イ
）の様に電圧Ｖｃはゼロからプラス２Ｖになる。

というのは、サイリスタ５が普通のスイツチならば電圧
Ｖｃは電源電圧Ｖを中心にゼロと２Ｖの間を振動する（
回路中の損失はゼロと仮定しているが、実際には振動し
ながら電源電圧Ｖに収束する。）のであるが、コンデン
サ１２を流れる電流ｌがゼロ（実際にはサイリスタ５の
保持電流以下）になつたときにサイリスタ５は非導通と
なるので、電圧Ｖｃはプラス２Ｖとなる。

次にサイリスタ６を導通にすると、今度は電流経路に直
流電源２が含まれないから、電圧ゼロを中心に電圧Ｖｃ
は同様にプラス２Ｖからマイナス２Ｖへ第４図（ロ）の
様に振れる。

再びサイリスタ５を導通にすると同様に第４図（ハ）の
如く電圧Ｖを中心に電圧Ｖｃはマイナス２Ｖからプラス
４Ｖになる。

以上の様に繰り返していけば電圧Ｖｃはプラス、マイナ
スに振動しながらどんどん増加し、プラス、マイナス無
限大に発散してしまう。同様にコンデンサ１２を流れる
電流ｉも第４図（イ）〜（ハ）の様に発散していく。

ところが、実際には点火エネルギーや点火コイル８の内
部抵抗などによる損失があり、しかも、これらのエネル
ギー消費は電圧Ｖｃの増大と共に増えるので、これらエ
ネルギー消費と直流電源２によるエネルギー供給が釣り
合うところで電圧Ｖｃは落ち着く。

従つて、電圧Ｖｃの最大絶対値はエネルギーの消費具合
によつていくらでも変動するので、サイリスタ５及び６
やコンデンサ１２など各部品の耐圧とそれに関連する最
大許容電流には特に注意し、充分過ぎる程の余裕を持た
せる必要がある。

例えば、温度変化により抵抗などの回路定数が変化して
しまう場合、点火コイル８に別のタイプのものを使用す
る場合、抵抗入りや巻線型やシールド型などがある高圧
コードを変更した場合などである。

また、コンデンサ１２の電圧Ｖｃはプラス、マイナスに
振動するので、コンデンサ１２に小型の有極性の電解型
コンデンサを使用できない。

発明が解決しようとする問題点 従つて、以下２つの問題点があつた。

（１）　コンデンサ１２のプラス及びマイナスの最大電
圧を確実に把握できないため、回路設計の際にサイリス
タ５及び６など各部品の耐圧及び最大許容電流をどれ位
にすれば大丈夫なのかはつきりしないから、回路の信頼
性の面で不安である。

かといつて、それら耐圧等に充分過ぎ るだろうと考えられる程の大きな余裕を持たせようとす
れば、コストの面で不利となる。

（２）　コンデンサ１２に有極性の電解型コンデンサを
使用することができないので、コンデンサ１２を小型化
してスペースの節約ができない。

本発明は上記問題点を除くことを目的とする。

問題点を解決するための手段 従来の点火装置、第２図及び第３図において、直流電源
２の電圧に対して逆方向となる様に整流器をコンデンサ
１２と並列に接続するだけで前述の問題点を解決するこ
とができる。

作用 上記構成によれば、コンデンサ１２の電圧Ｖｃはマイナ
ス側において整流器により短絡され、ほとんどゼロとな
るので、第４図（イ）において点火エネルギーなどの損
失によりプラス２Ｖより小さいあるプラス電圧に達した
後、サイリスタ６が導通すると、コンデンサ１２はその
プラス電圧からほとんどゼロになつて第４図（イ）の最
初の状態に戻る。

その結果、電圧Ｖｃはどんなに大きく変化してもほぼゼ
ロとプラス２Ｖの範囲内に限定される。

従つて、コンデンサ１２に有極性の電解型コンデンサを
用いることができる。

また、追加される効果として、サイリスタ６が導通した
ときに発生するスパークの持続時間は、整流器が無い場
合に比べ数十パーセント長くなる。

この効果により、スパークの持続時間が短い第３図の電
子配電の方にとつては点火性能が向上する。また、第２
図の多重連続スパークの方にとつても消費エネルギーの
節約となる。というのは、所定のスパーク全持続時間に
対して各スパークの回数を減らすことができるからであ
る。

発明の効果 以上述べた様に以下３つの効果がある。

（１）　回路設計などの際にコンデンサ１２の電圧Ｖｃ
の最大値は電源電圧Ｖの２倍すなわちプラス２Ｖという
ことで各部品の耐圧及びそれと関連する最大許容電流を
どれ位にすれば大丈夫なのかはつきりわかるので、回路
の信頼性が向上する。

また、それら耐圧等に充分過ぎるだろ うと考えられる程の大きな余裕を持たせる必要がないの
で、部品コストの低減を図れる。

（２）　コンデンサ１２の電圧Ｖｃほぼゼロからプラス
２Ｖの範囲内に限定されるので、コンデンサ１２に有極
性の電解型コンデンサを用いることができる。

従つて、コンデンサ１２を小型化してスペースの節約が
できるという利点がある。

（３）　サイリスタ６が導通したときに発生する方のス
パークの持続時間が数十パーセント長くなるので、点火
性能の向上あるいは消費エネルギーの節約の面で改善さ
れる。

実施例 本発明の実施例を第１図及び第５図に示す。第１図は多
重連続スパークの方を、第５図は電子配電の方であるが
、本発明の基本部分は両方とも共通なので、以下第１図
を用いて説明する。

図中において整流器９をコンデンサ７と並列に直流電源
２の電圧に対して逆方向となる様に接続してあることを
除けば構成は第２図と全く同じである。

その基本動作は次の様になる。コンデンサ３は充電手段
４、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ等により一定の電圧
Ｖに絶えず充電され、コンデンサ３と充電手段４によつ
て直流電源２を構成している。

最初にコンデンサ７の電圧Ｖｃがゼロとしてサイリスタ
５を導通にすると、電源電圧Ｖが１次コイル８ａに印加
され、２次コイル８ｂに誘導された高電圧により点火プ
ラグ１０でスパークする。

その後、１次コイル８ａに印加された電圧はプラスＶか
らマイナス電圧まで下降し、一方、電圧Ｖ′ｃは第４図
（イ）に類似した変化をする。

この場合、点火エネルギーなどの損失のため第４図（イ
）の波形よい小さい振幅となるので、電圧Ｖ′ｃはゼロ
からプラス２Ｖより低いあるプラス電圧まで上昇する。

次にサイリスタ６を導通にすると、１次コイル８ａには
電圧Ｖ′ｃのそのプラス電圧により先程とは逆向きの電
圧が印加され、２次側でスパークする。

このとき、電圧Ｖ′ｃはそのプラス電圧からほとんどゼ
ロの値まで下降するが、整流器９の働きによりマイナス
電圧に対しては短絡となるので、それ以下にはならない
。従つて、第４図（イ）の最初の状態に戻る。

以下同様に繰り返しても電圧Ｖ′ｃはほぼゼロとプラス
２Ｖの範囲内に限定される。

そこで、回路設計などの際には電圧Ｖ′ｃの最大値はプ
ラス２Ｖということでサイリスタなど各部品の耐圧及び
それに関連する最大許容電流を決めればよい。

また、電圧Ｖ′ｃはほぼゼロからプラス２Ｖの範囲内に
限定されるから、コンデンサ７に有極性の電解型コンデ
ンサを使うことができるので、コンデンサ７を小型化し
てスペースを節約することができる。

さらに、追加される効果として、サイリスタ６が導通し
たときに発生するスパークの持続時間は、整流器９が無
い場合に比べ数十パーセント長くなる。

これは、従来コンデンサ７を逆向きに充電するエネルギ
ーの分が点火エネルギー等に消費されるためと考えられ
る。

この効果により、コンデンサ放電点火方式と同様にスパ
ークの持続時間が短い第３図の電子配電の方にとつては
点火性能が向上するし、第２図の多重連続スパークの方
にとつても次に述べる様な訳で消費エネルギーの節約と
なる。

サイリスタ５及び６それぞれが導通したときに発生する
各スパークは相当強力で充分過ぎる程の点火エネルギー
を有している反面、消費エネルギーも大きい。

そこで、所定の全持続時間に対して各スパークの持続時
間を延長できれば、各スパークの回数を減らせるし、サ
イリスタ５が導通したとき１次コイル８ａに印加される
最大電圧は整流器９の効果で下がるので、直流電源２か
ら供給される電流、エネルギーが少なくなり、消費エネ
ルギーが低減する。

以上で動作説明は終わる。尚、前述の実施例においてス
イッチング手段としてサイリスタを用いたが、双方向サ
イリスタ（トライアツク）、ＧＴＯ、トランジスタ、Ｆ
ＥＴ等のスイッチング素子を用いても構わない。

また、充電手段４の具体例として、良く知られているＤ
Ｃ−ＤＣコンバータや、交流発電機とその出力を整流す
る整流手段の組合せ等がある。

さらに、本発明の点火装置は内燃機関の点火装置用だけ
でなく、暖房機器、各機関等の点火用に使用できること
はいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第５図は本発明の実施例を示す回路図、第２
図及び第３図は従来技術を説明する回路図、第４図（イ
）、（ロ）及び（ハ）は回路中の損失がないと仮定した
ときのコンデンサ１２の電圧Ｖｃと電流ｉの波形を示す
波形図である。 （符号の説明） １……高電圧発生回路、２……直流電源、３……コンデ
ンサ、４……充電手段、５、６……サイリスタ、７……
コンデンサ、８……点火コイル、８ａ……１次コイル、
８ｂ……２次コイル、９……整流器、１０……点火プラ
グ、１１……高電圧発生回路、１２……コンデンサ、１
３……高耐圧の整流器、Ｈ１、Ｈ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｔ１
、Ｔ２、Ｈ１′、Ｈ２′、Ｓ１′、Ｓ２′、Ｔ１′、Ｔ
２′……接続端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１次コイルと２次コイルを有する点火 コイルと、該１次コイルと直列接続されたコンデンサＣ
   １と、それらとさらにもう一つ直列接続された直流電源
   と、外部からのオン信号Ａに従い導通するとき該直流電
   源の電圧と該コンデンサＣ１の電圧の和を該１次コイル
   に印加する様に接続されたスイッチング手段Ａと、該ス
   イッチング手段Ａと同時に導通状態とならない様に制御
   された外部からのオン信号Ｂに従い導通するとき該コン
   デンサＣ１の電圧のみを該１次コイルに印加する様に接
   続されたスイッチング手段Ｂと、該２次コイルの出力電
   圧を印加する点火用放電ギャップとから構成される点火
   装置において、該直流電源 の電圧に対して逆方向となる様に該コンデンサＣ１と並
   列に整流器を接続したことを特徴とする点火装置。 ２、前記直流電源としてコンデンサＣ２と該コンデンサ
   Ｃ２を充電する充電手段から成り、かつ、前記スイッチ
   ング手段Ａ及びＢとしてサイリスタが用いられることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の点火装置。